Российские учёные установили, как изменение параметров печати влияет на прочность слоёв металла. Созданные по новой технологии элементы могут найти применение при строительстве магистральных трубопроводов, сборке сложных башенных кранов, в авиа- и судостроении. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ).
В России существует отечественный аналог технологии 3D-печати методом дуговой наплавки, разработанный в СПбПУ. Во время этого процесса используется металлическая проволока сплошного сечения. С помощью электрической дуги она плавится, и слой за слоем формирует необходимое изделие. Наплавочный механизм при этом размещается на промышленном роботе и перемещается по заданной программе. Технология существует менее десяти лет, но уже зарекомендовала себя в среде промышленников: стоимость готовых изделий сокращается по сравнению с традиционными методами изготовления нужных деталей, а скорость производства растет. Однако ранее специалисты изменяли технологические параметры печати, не объясняя связи между параметрами печати и характеристиками готового изделия.
Исследователи из лаборатории легких материалов и конструкций СПбПУ научились делать некоторые элементы изделия прочнее, а другие пластичнее прямо во время 3D-печати. Новизна метода заключается в чётком описании влияния параметров печати на механические характеристики готового продукта.
«В научной статье мы описали, как изменение параметров печати влияет на прочность слоев металла при 3D-печати. Прочность слоев же зависит от микроструктуры, которая, в свою очередь, определяется скоростями охлаждения металла. Так, управляя скоростью печати, чередуя направления движения и осуществляя намеренные остановки, мы можем создавать участки металла в конструкции с различной прочностью и пластичностью. В общем виде закономерность можно охарактеризовать так: чем быстрее перемещаем робота, тем выше скорость охлаждения и выше прочность», — пояснил заведующий лабораторией легких материалов и конструкций Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ, кандидат технических наук Олег Панченко.
Работу с 3D-печатью из стали в нашей стране ведут три научные группы: в Перми специализируются на выращивании с помощью плазмы, в Москве занимаются алюминиевыми материалами. Специалисты петербургского Политеха работают с широким диапазоном материалов и электрической дугой.
По словам экспертов, технологии отечественных научных групп сравнимы по характеристикам с зарубежными, а в некоторых областях превосходят их. Так, ученые Политеха первыми разработали процесс печати алюминиевых изделий со сверхпластическими свойствами. Работой интересуются промышленные гиганты, в вузовских лабораториях печатают детали по заказу индустриальных партнеров.
Интерес к покупке самой технологии 3D-печати проявляют представители промышленности. Сейчас специалисты создают 3D-принтер по заказу крупной госкорпорации.
ндекс
